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本帖最后由 陳明6174 于 2012-8-5 14:49 編輯
+ B# E! P' [' |' f+ g
, w/ z; ^( E6 G. z9 ~9 Z( T機械加工中常有由復雜曲線所構成的非圓曲線(如橢圓曲線、拋物線、雙曲線和漸開線等)零件,隨著工業產品性能要求的不斷提高,非圓曲線零件的作用就日益重要,其加工質量往往成為生產制造的關鍵。數控機床的數控系統一般只具有直線插補和圓弧插補功能, 非圓曲線形狀的工件在數控車削中屬于較復雜的零件類別,一般運用擬合法來進行加工。而此類方法的特點是根據零件圖紙的形狀誤差要求,把曲線用許多小段的直線來代替,根據零件圖紙的形狀誤差,如果要求高,直線的段數就多,雖然可以憑借CAD軟件來計算節點的坐標,但是節點太多也導致了加工中的不方便,如果能靈活運用宏程序,則可以方便簡捷地進行編程,從而提高加工效率。
P( s) i0 \; t
- j8 n3 q2 b$ S一、非圓曲線宏程序的使用步驟& \3 _8 m8 d6 s9 y/ T& [
(1)選定自變量。非圓曲線中的X和Z坐標均可以被定義成為自變量,一般情況下會選擇變化范圍大的一個作為自變量,并且要考慮函數表達式在宏程序中書寫的簡便,為方便起見,我們事先把與Z 坐標相關的變量設為#100、#101,將X坐標相關的變量設為#200、#201等。
. `3 V+ P. R3 ~& q5 g4 |" c. R$ t, G9 n (2)確定自變量起止點的坐標值。必 須要明確該坐標值的坐標系是相對于非 圓曲線自身的坐標系,其起點坐標為自變量的初始值,終點坐標為自變量的終止值。
* v2 X2 A+ H) `& Y( i1 j3 @! _ (3)進行函數變換,確定因變量相對 于自變量的宏表達式。
+ ]: ^; \& Y& a5 s$ Z (4)確定公式曲線自身坐標系的原點相對于工件原點的代數偏移量(△X和△Z)。9 ~5 e H% S; w5 @( j% ?2 [2 l+ ~
(5)計算工件坐標系下的非圓曲線上各點的X坐標值(#201)時,判別宏變量#200的正負號。以編程輪廓中的公式曲線自身坐標原點為原點,繪制對應的曲線坐標系的X ′和Z ′坐標軸,以其Z ′坐標為分界 線,將輪廓分為正負兩種輪廓,編程輪廓在X ′正方向稱為正輪廓,編程輪廓在X ′負方向為負輪廓。6 r) S0 g0 [' A+ l" k
如果編程中使用的公式曲線是正輪廓,則在計算工件坐標系下的X坐標值(#201)時,宏變量#200的前面應冠以正號;如公式曲線是負輪廓,則宏變量#200的前面應冠以負號,即#201=±#200+△X 。1 r+ e6 r, Z1 `5 J9 U
(6)設計非圓曲線宏程序的模板。設Z坐標為自變量#100,X坐標為因變量#200,自變量步長為△w,△X為曲線本身坐標系原點在工件坐標系下X方向偏移量,△Z為曲線本身坐標系原點在工件坐標系下Z方向偏移量,則公式曲線段的加工程序宏指令編程模板如下。
5 z5 K7 X3 S9 D4 M) f" K& Z6 q #100=Z1 (定義自變量的起點Z坐標)
" J4 z: X, W; Y* i& O3 W5 F WHILE [ #100 GE Z2]DO 11 K* u& L/ b) z" \
(加工控制)
5 K G) v, W1 d5 Y. p #200=f(#100) (建立自變量與因變量函數關系式)2 d* s% _* h; `, n
#201=±#200+△X& x6 J9 j+ q9 P3 x& U
(計算曲線上點在加工坐標系的X坐標)
) T- l0 L' W5 l" Y8 x) x% ?8 r- B #101=#100+△Z(計算曲線上點在加工坐標系的Z坐標); f7 |7 n& `' M$ t, c9 H
G01 X[2*#201] Z[#101]F
( `3 |7 y) V* {$ W0 x- g3 c# L( Q5 Y* E (曲線加工)* G, {- s9 C" u( g8 K3 F
#100=#100-△w (自變量減小一個步距)- A7 w3 j. o% s* q4 W( E/ t; ?
END1 (加工結束)
+ @" `! ?2 Q$ j) A5 P
& L$ v) o! Y7 S* n: f9 A二、非圓曲線宏程序的具體應用實例5 g9 V& y* e( l% x- z
運用以上非圓曲線宏程序模板,就可以快速準確實現零件公式曲線輪廓的編程和加工。下面介紹一個具體應用示例。加工圖1所示橢圓輪廓,棒料Φ45,編程零點放在工件右端面。# @" r) I0 M& A0 {) C9 A7 L
(1)分析零件尺寸,確定正負輪廓及代數偏移量(△X 和△Z)。9 k' _+ ]& c0 u4 L6 o3 J7 o1 g8 q
% m6 X" a+ `5 g
由圖可知,該圖中的橢圓曲線為凸狀,編程輪廓在X ′軸正方向為正輪廓,在計算工件坐標系下的X 坐標值(#3、#201)時,宏變量#200的前面應冠以正號,公式曲線自身坐標系的原點相對于 工件原點的偏移量為(X0,Z-60)。& T. f B, K; R0 t# ]8 l# N3 N; P; \8 w
(2)零件的外輪廓粗精加工參考程序如下(粗加工用直角方程,精加工用極坐標方程)。* U! d1 ~( h7 `) b
O9988
4 b" _; n( ^) ^' b5 q% V G98 S700 M3; T0101;
7 q- R/ r5 p% c$ n R& d. N G0 X41 Z2;
" D9 Z$ |0 T9 e G1 Z-100 F150; (粗加工開始) G0 X42;/ A m- f) D. [5 b& K
Z2;
% p/ Z6 ^3 y2 \9 l" B0 z+ Q6 o1 M #1=20*20*4; (4a2)5 y9 _+ u, m6 _* Q) J( v
#2=60; (b)7 S8 W {! W9 n- `1 C
#3=35 ; (X初值(直徑值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)- |) f: |- g5 i% G# Q
#100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)* ]! E! W1 J6 ^* {. F% ~1 s
#101=#100-60+0.2
# W" P- V7 m" M6 u" A7 Z G0 X[#3+1] ; (進刀)
6 F. N. d8 u+ e4 l G1 Z[#101] F150; (切削)+ S& ]2 B0 |6 v/ t9 T& c p
G0 U1; (退刀) Z2; (返回)- R( {5 H8 O8 J" j9 V
#3=#3-4; (下一刀切削直徑) END1;+ c% F# M) U- s1 ]% U9 q) u
#10=0.8; (X向精加工余量)! w M) g# _9 r
#11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制)( i- Z G/ @2 H
G0 X0 S800; (進刀,準備精加工)5 Q) J8 p$ M6 E, g5 u
#20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲線加工范圍)
. a5 m, j @" C #200=2*20*SIN[#20]; (X)
H5 L5 N% V6 b8 K5 U# l' u #201=#200+#10
( v( q; ]3 C* D" x) o' m #100=60*COS[#20]; (Z)
C* `. x: y5 _6 h$ t# J #101=#100+#11-60
7 p- C1 l+ A. V$ A G1X[#201]Z[#101] F100; (曲線 精加工)) d+ o9 u# {5 j0 h) q- b C* a
#20=#20+1; END2;
1 E# [, P B/ a! z G1 Z-100; G0 X45 Z2;. @3 H+ z0 W1 T: {, }5 J, S
#10=#10-0.8;
2 H( h- A% E- X6 l# n3 Q #11=#11-0.1;
( K# t% I _9 c$ _, J/ a END1;
) Y! u9 |* t" | G0 X100 Z200; M30;4 P' Y' y. `! I' O' D
(3)運用數控仿真軟件,可得到加工仿真校驗圖如圖2所示。
' J3 f' J/ G" w( q# S5 J# F" {0 c* B$ W- j; Y
: }/ I" \; @7 e I0 s( T! [0 }+ k
三、結束語( w1 ]: G/ }* x: g+ W
通過實例可知宏程序是從工件外不斷逼近直至最后加工成型,解決了非圓曲線不能用子程序的相對編程方式的矛盾,因此加工非圓曲線的工件靈活使 用宏程序,實現了數控加工方便快捷之目的。6 C5 H1 W/ h# O% |! a+ p9 @
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